CN105372059A - 高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法，利用视频摄像头监测隔离开关分合闸位置状态，并抓拍和录制动作过程位置图像；A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，配合A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器测量隔离开关每相平均合闸速度、平均分闸速度、三相不同期、开距和闭合行程，根据开距和闭合行程判断隔离开关触头关合状况；利用霍尔电流传感器监测操动机构驱动电机电流，从而判断操动机构是否存在卡涩、断线及合闸速度降低等故障。

Description

高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及一种高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法，属于保障开关设备技术领域。

背景技术

普通高压隔离开关不具备智能化功能，在国家建设坚强智能电网的背景下，实现高压隔离开关智能化，对推动国家智能电网建设具有非常重要的意义，隔离开关与智能组件有机的结合，即构成一台智能化隔离开关，智能组件通过传感器、控制器与隔离开关进行连接，通过传感器实现隔离开关分合闸状态、操动机构状态在线监测，对预测隔离开关故障提供了重要的技术手段，为此本发明提出了一种高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法，可以在线监测隔离开关健康状态信息，对及早发现隔离开关故障提供一种非常重要的手段。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高压隔离开关机械特性在线监测装置，包括A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器、A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路、A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器、A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路、嵌入式微处理器电路、显示电路、电源电路、通信接口电路、开关量输入电路、霍尔电流传感器、视频摄像头、SD存储卡电路；A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器的输出端分别与对应的A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输入端连接；A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器的输出端分别与对应的A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输入端连接;A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；显示电路的输入端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；电源电路的输出端与嵌入式微处理器电路的电源端连接；通信接口电路与嵌入式微处理器电路的通信接口端连接；开关量输入电路的输出端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；霍尔电流传感器的输出端与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；视频摄像头的输出端与嵌入式微处理器电路的视频接口连接；SD存储卡电路读写端与嵌入式微处理器电路的数据接口端连接。

作为优选方案，所述视频摄像头是短焦距带自动补光的摄像头，用于监视隔离开关的关合状态，并抓拍图像和存储隔离刀闸动作过程。

作为优选方案，所述霍尔电流传感器采用穿心式霍尔传感器，用于测量隔离开关操动电动驱动机构电机线圈电流。

一种高压隔离开关机械特性在线监测装置的监测方法，包括如下步骤：

步骤一：根据A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，配合A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器测量隔离开关每相平均合闸速度、平均分闸速度、三相不同期、开距和闭合行程，根据开距和闭合行程判断隔离开关触头关合状况；

步骤二：根据视频摄像头拍摄的监视隔离开关的关合状态图像，以判断隔离刀闸是否关合到位；

步骤三：根据霍尔电流传感器采集的隔离开关电机线圈电流值，依据电流-时间曲线包络线判断隔离开关操动电动驱动机构是否存在卡涩、断线及合闸速度降低故障；

步骤四：根据SD存储卡电路存储测量历史数据及隔离开关动作瞬间视频图像；

步骤五：根据开关量输入电路采集隔离开关状态位置信号，并用显示电路显示隔离开关所处于位置状态。

作为优选方案，所述步骤一包括如下步骤：

1a:根据A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器采集每相数据，并结合动作时间，计算平均合闸速度、平均分闸速度；

1b:在合闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变，则隔离刀动触头和合闸静触头接触，即合闸刚合点；

1c:在分闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变，则隔离刀动触头和接地静触头接触，即分闸接地刚合点；

1d:结合每相位移传感器测量的合闸总行程和分闸总行程，即可获得在合闸过程和分闸接地过程，隔离刀动触头和静触头接触状况，并判断隔离刀闸是否闭合到位；

1e:再根据每相加速度传感器在闭合行程过程中加速度值的变化量可间接判断隔离刀动触头和静触头接触压紧状况，若出现加速度值有明显变化，说明此时隔离刀动触头和静触头压紧力比较大。

作为优选方案，所述步骤三包括如下步骤：

3a:若电流值超过包络线，则判断为电流值大，机构存在卡涩；

3b:若无曲线则判断为断线；

3c:若电流-时间曲线包络线拉长，则判断为合闸速度降低。

有益效果：本发明提供的高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法，1、利用视频摄像头监测隔离开关分合闸位置状态，并抓拍和录制动作过程位置图像；2、A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，配合A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器测量隔离开关每相平均合闸速度、平均分闸速度、三相不同期、开距和闭合行程，根据开距和闭合行程判断隔离开关触头关合状况；3、利用霍尔电流传感器监测操动机构驱动电机电流，从而判断操动机构是否存在卡涩、断线及合闸速度降低等故障。

附图说明

图1为本发明在线监测装置结构示意图；

图2为隔离开关分闸过程中开距行程、闭合行程及分闸总行程之间关系图；

图3为隔离开关合闸过程中开距行程、闭合行程及合闸总行程之间关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种高压隔离开关机械特性在线监测装置，包括A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器、A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路、A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器、A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路、嵌入式微处理器电路、显示电路、电源电路、通信接口电路、开关量输入电路、霍尔电流传感器、视频摄像头、SD存储卡电路；A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器的输出端分别与对应的A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输入端连接；A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器的输出端分别与对应的A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输入端连接;A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；显示电路的输入端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；电源电路的输出端与嵌入式微处理器电路的电源端连接；通信接口电路与嵌入式微处理器电路的通信接口端连接；开关量输入电路的输出端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；霍尔电流传感器的输出端与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；视频摄像头的输出端与嵌入式微处理器电路的视频接口连接；SD存储卡电路读写端与嵌入式微处理器电路的数据接口端连接。

视频摄像头是短焦距带自动补光的摄像头，用于监视隔离开关的关合状态，并抓拍图像和存储隔离刀闸动作过程，以判断隔离刀闸是否关合到位。

霍尔电流传感器采用穿心式霍尔传感器，测量隔离开关操动电动驱动机构电机线圈电流，根据电机线圈电流值及电流-时间曲线包络线判断隔离开关操动电动驱动机构是否存在卡涩、断线及合闸速度降低故障；判断方法为，若电流值超过包络线说明电流值大机构存在卡涩，若无曲线说明断线，若电流-时间曲线包络线拉长说明合闸速度降低。

如图2、3所示：A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，配合A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器测量隔离开关每相平均合闸速度、平均分闸速度、三相不同期、开距和闭合行程，根据开距和闭合行程判断隔离开关触头关合状况；判断方法是，根据A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，并结合动作时间，可以计算平均合闸速度、平均分闸速度；在合闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变说明此时隔离刀动触头和合闸静触头接触，即合闸刚合点，在分闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变说明此时隔离刀动触头和接地静触头接触，即分闸接地刚合点，结合位移传感器测量的合闸总行程和分闸总行程，即可获得在合闸过程和分闸接地过程，隔离刀动触头和静触头接触状况，从而判断隔离刀闸是否闭合到位，此时再根据加速度传感器在闭合行程过程中加速度值的变化量可间接判断隔离刀动触头和静触头接触压紧状况，若出现加速度值有明显变化，说明此时隔离刀动触头和静触头压紧力比较大。

SD存储卡电路主要用于存储测量历史数据及隔离开关动作瞬间视频图像，便于出现故障时进行产生故障原因分析。

开关量输入电路主要用于接入隔离开关状态位置信号，便于显示电路显示隔离开关所处于位置状态，以及便于嵌入式微处理器电路统计隔离开关动作次数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高压隔离开关机械特性在线监测装置，其特征在于：包括A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器、A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路、A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器、A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路、嵌入式微处理器电路、显示电路、电源电路、通信接口电路、开关量输入电路、霍尔电流传感器、视频摄像头、SD存储卡电路；A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器的输出端分别与对应的A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输入端连接；A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器的输出端分别与对应的A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输入端连接;A相信号调理电路、B相信号调理电路、C相信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；A相位移信号调理电路、B相位移信号调理电路、C相位移信号调理电路的输出端分别与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；显示电路的输入端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；电源电路的输出端与嵌入式微处理器电路的电源端连接；通信接口电路与嵌入式微处理器电路的通信接口端连接；开关量输入电路的输出端与嵌入式微处理器电路的I/O口连接；霍尔电流传感器的输出端与嵌入式微处理器电路的A/D端连接；视频摄像头的输出端与嵌入式微处理器电路的视频接口连接；SD存储卡电路读写端与嵌入式微处理器电路的数据接口端连接。

2.根据权利要求1所述的高压隔离开关机械特性在线监测装置，其特征在于：所述视频摄像头是短焦距带自动补光的摄像头，用于监视隔离开关的关合状态，并抓拍图像和存储隔离刀闸动作过程。

3.根据权利要求1所述的高压隔离开关机械特性在线监测装置及其监测方法，其特征在于：所述霍尔电流传感器采用穿心式霍尔传感器，用于测量隔离开关操动电动驱动机构电机线圈电流。

4.一种高压隔离开关机械特性在线监测装置的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：根据A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器，配合A相位移传感器、B相位移传感器、C相位移传感器测量隔离开关每相平均合闸速度、平均分闸速度、三相不同期、开距和闭合行程，根据开距和闭合行程判断隔离开关触头关合状况；

步骤二：根据视频摄像头拍摄的监视隔离开关的关合状态图像，以判断隔离刀闸是否关合到位；

步骤三：根据霍尔电流传感器采集的隔离开关电机线圈电流值，依据电流-时间曲线包络线判断隔离开关操动电动驱动机构是否存在卡涩、断线及合闸速度降低故障；

步骤四：根据SD存储卡电路存储测量历史数据及隔离开关动作瞬间视频图像；

步骤五：根据开关量输入电路采集隔离开关状态位置信号，并用显示电路显示隔离开关所处于位置状态。

5.根据权利要求4所述的一种高压隔离开关机械特性在线监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤一包括如下步骤：

1a:根据A相加速度传感器、B相加速度传感器、C相加速度传感器采集每相数据，并结合动作时间，计算平均合闸速度、平均分闸速度；

1b:在合闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变，则隔离刀动触头和合闸静触头接触，即合闸刚合点；

1c:在分闸过程中若出现加速度传感器测量的加速度值突变，则隔离刀动触头和接地静触头接触，即分闸接地刚合点；

1d:结合每相位移传感器测量的合闸总行程和分闸总行程，即可获得在合闸过程和分闸接地过程，隔离刀动触头和静触头接触状况，并判断隔离刀闸是否闭合到位；

1e:再根据每相加速度传感器在闭合行程过程中加速度值的变化量可间接判断隔离刀动触头和静触头接触压紧状况，若出现加速度值有明显变化，说明此时隔离刀动触头和静触头压紧力比较大。

6.根据权利要求4所述的一种高压隔离开关机械特性在线监测装置的监测方法，其特征在于：所述步骤三包括如下步骤：

3a:若电流值超过包络线，则判断为电流值大，机构存在卡涩；

3b:若无曲线则判断为断线；

3c:若电流-时间曲线包络线拉长，则判断为合闸速度降低。